Способ модификации синтетических текстильных материалов

Изобретение относится к текстильному отделочному производству и может быть использовано для придания гидрофобным синтетическим текстильным материалам гидрофильности, пониженной электризуемости, высокой устойчивости к действию различных химических веществ. Способ включает одновременную активацию и прививку на синтетическом текстильном материале при обработке его при 95-100°С водным раствором, содержащим 40-50 г/л поливинилового эфира α-оксиэтил-трет-бутилпероксида общей формулы:

где n=4-5. Изобретение обеспечивает улучшение комплекса свойств модифицированных синтетических текстильных материалов (волокон, нитей, полотен) за счет повышения устойчивости к действию различных химических веществ при сохранении уровня гигроскопичности и электризуемости и упрощение способа модификации за счет уменьшения количества стадий обработки. 1 табл.

 

Изобретение относится к текстильному отделочному производству и может быть использовано для придания гидрофобным синтетическим текстильным материалам гидрофильности, пониженной электризуемости, высокой устойчивости к действию различных химических веществ.

Известен способ гидрофилизирующей отделки текстильных материалов, в частности полиамидного полотна, путем модифицирования прививкой (мет)акриловой кислоты, промывкой водой, обработкой щелочью, водным раствором дигидрофосфата натрия или дигидрогексаметафосфата натрия и заключительной промывкой водой при соотношении в г-эквивалентах: привитая (мет)акриловая кислота : щелочь : дигидрофосфат натрия или дигидрогексаметафосфат натрия 1:1,1-1,4:0,4-0,6 соответственно [Патент РФ №93025881/04, кл. D06М 14/34, опубл. БИ №22, 1996].

Однако данный способ отделки не обеспечивает высокую устойчивость текстильного материала к действию различных химических веществ и является достаточно сложным, так как состоит из нескольких стадий обработки.

Известен также способ повышения гидрофильности и снижения электризуемости полиэтилентерефталата (ПЭТФ) путем активации поверхности инициирующей системой (перекись водорода, соль двухвалентной меди), прививки 2-метилвинилпиридина при модуле ванны 1:50 и температуре 90°С с последующим переводом привитого полимера в его четвертичную соль [Андриченко Ю.Д. и др. Синтез привитых сополимеров полиэтилентерефталата по реакции радикальной полимеризации. - Химические волокна, 1978, №2. - С.24].

Данный способ также не придает синтетическому материалу высокой устойчивости к действию различных химических веществ и отличается многостадийностью.

Наиболее близким к предлагаемому является способ получения модифицированного поликапроамидного (ПКА) волокна мегалон, включающий активацию пероксидированной (перекисью водорода или кислородом воздуха) поверхности ПКА-волокна солью двухвалентной меди и последующую прививку оксиэтилметакрилата из 10-20%-ных водных растворов при температуре 60-80°С в течение 30-100 мин [Хардин А.П. и др. Низкотемпературный синтез привитых сополимеров ПКА с полидиметиламиноэтилметакрилатом. - Химические волокна, 1984, №3. - С.33].

Данный способ модификации синтетического волокна повышает гигроскопичность (до 5-7%) и снижает электризуемость (до ρ≈10⁹ Ом·см). Однако при этом устойчивость к действию различных химических веществ не повышается, и способ отличается многостадийностью.

Задачей предлагаемого способа является разработка способа модификации синтетических текстильных материалов (волокон, нитей, полотен), позволяющего повысить устойчивость материалов к действию различных химических веществ и упростить способ модификации за счет уменьшения количества стадий обработки.

Техническим результатом является улучшение комплекса свойств модифицированных синтетических текстильных материалов (волокон, нитей, полотен) за счет повышения устойчивости к действию различных химических веществ при сохранении уровня гигроскопичности и электризуемости и упрощение способа модификации за счет уменьшения количества стадий обработки.

Поставленный технический результат достигается в способе модификации синтетических текстильных материалов путем активации поверхности материала и прививки модифицирующего вещества с последующей промывкой и сушкой, отличающемся тем, что активацию и прививку осуществляют одновременно путем обработки материала водным раствором, содержащим 40-50 г/л поливинилового эфира α-оксиэтил-трет-бутилпероксида общей формулы:

где n=4-5, при температуре 95-100°С.

Поливиниловый эфир α-оксиэтил-трет-бутилпероксида представляет собой продукт взаимодействия α-хлорэтил-трет-бутилпероксида (α-ХЭТБП) с поливиниловым спиртом, получаемый в результате реакции в соответствии со следующей схемой:

где n=4-5.

Синтез поливинилового эфира α-оксиэтил-трет-бутилпероксида осуществляли в реакторе в среде хлороформа при соотношении α-ХЭТБП и поливинилового спирта 1:5 (моль). Реакционную массу перемешивали при температуре 75-80°С в течение 3,5 часов. Хлористый водород из реакционной массы выдували сухим азотом в раствор гидроксида натрия.

После проведения синтеза реакционную смесь промывали сначала 15%-ным водным раствором гидрокарбоната натрия до нейтральной реакции, затем водой. Полученный хлороформенный раствор продукта сушили над безводным сульфатом магния, затем в вакууме удаляли растворитель.

Молекулярная масса полученного продукта (поливинилового эфира α-оксиэтил-трет-бутилпероксида) равна 45000-50000. ИК-спектроскопический анализ позволил идентифицировать соответствующие фрагменты в структуре соединения. Степень замещения - ОН групп составила 10-15%.

Поливиниловый эфир α-оксиэтил-трет-бутилпероксида растворим в воде при температуре 60°С, обладает повышенной термической стабильностью, а также низкой токсичностью.

Термораспад поливинилового эфира α-оксиэтил-трет-бутилпероксида начинается при температуре 95°С по связям O-O с образованием следующих радикалов:

Образовавшиеся метальные и полимерные радикалы инициируют и непосредственно участвуют в химическом взаимодействии полимера с синтетическим текстильным материалом. В результате чего образуются поперечные мостики, связывающие макромолекулы модифицирующего полимера с волокнообразующими макромолекулами текстильного материала, что обеспечивает прочное удерживание модифицирующего слоя полимера на поверхности текстильного материала.

Таким образом, новизна предлагаемого способа модификации состоит в том, что поливиниловый эфир α-оксиэтил-трет-бутилпероксида, представляющий собой полимерный пероксид, являясь модификатором текстильного материала, вместе с тем одновременно является инициатором радикального механизма химического взаимодействия (прививки) полимера с текстильным материалом. В результате упрощается технология модификации, сокращаясь до одной стадии обработки, а на поверхности материала образуется прочно закрепленный модифицирующий слой полимера, придающий ему повышенную устойчивость к действию различных химических веществ.

Температура обработки по предлагаемому способу (95-100°С) определяется началом термораспада полимерного пероксида, его количество (40-50 г/л) - необходимым количеством полимерной пленки, сформированной и закрепленной на поверхности текстильного материала для достижения повышенной устойчивости к действию различных химических веществ одновременно с необходимой гигроскопичностью и электризуемостью.

Общий способ модификации синтетических текстильных материалов заключается в обработке материала (волокна, нити, полотна) водным раствором поливинилового эфира α-оксиэтил-трет-бутилпероксида заявляемой структурной формулы, где n=4-5, в количестве 40-50 г/л (при модуле ванны М 1:30) при температуре 95-100° С в течение 30 мин с последующей промывкой и сушкой.

Конкретные данные по практической реализации предлагаемого способа модификации синтетических текстильных материалов приведены ниже.

Пример 1. Образец ткани из поликапроамидных (ПКА) нитей (поверхностная плотность 110 г/м²) обрабатывали водным раствором поливинилового эфира α-оксиэтил-трет-бутилпероксида заявляемой структурной формулы, где n=4, в количестве 40 г/л (М 1:30) при температуре 95°С в течение 30 мин с последующей промывкой и сушкой. Степень прививки составила 7,9%.

Пример 2. Модификация ПКА-ткани по способу прототипа.

Пример 3. Образец трикотажного полотна из полиэтилентерефталатных (ПЭТФ) нитей (поверхностная плотность 135 г/м²) обрабатывали водным раствором поливинилового эфира α-оксиэтил-трет-бутилпероксида заявляемой структурной формулы, где n=5, в количестве 50 г/л (М 1:30) при температуре 100°С в течение 30 мин с последующей промывкой и сушкой. Степень прививки составила 10,5%.

Пример 4. Модификация ПЭТФ-полотна по способу прототипа.

Пример 5. Навеску полиакрилонитрильных (ПАН) волокон (массой 5 г) обрабатывали водным раствором поливинилового эфира α-оксиэтил-трет-бутилпероксида заявляемой структурной формулы, где n=5, в количестве 45 г/л (М 1:30) при температуре 100°С в течение 30 мин с последующей промывкой и сушкой. Степень прививки составила 9,2%.

Пример 6. Модификация ПАН-волокна по способу прототипа.

В таблице приведены свойства модифицированных синтетических текстильных материалов по предлагаемому способу и способу прототипа. Показатели гигроскопичности и электризуемости определяли согласно ГОСТ 3816-81 и ГОСТ 19616-74 соответственно. Устойчивость модифицированных текстильных материалов к различным химическим веществам оценивалась по потере прочности образцов после их обработки в растворах 40%-ной серной кислоты и 40%-ном растворе гидроксида натрия в течение 30 мин при температуре 50°С.

Таблица
Номер примера	Гигроскопичность ,%	Электризуемость, Ом·см	Потеря прочности, %, при действии растворов
серной кислоты	гидроксида натрия
1(ПКА)	8,0	2,1·109	7	0
2(ПКА) (по прототипу)	7,5	3,3·109	25	1
3 (ПЭТФ)	7,3	2,5·109	0	5
4 (ПЭТФ) (по прототипу)	7,1	2,8·109	0	18
5 (ПАН)	6,8	3,2·109	8	6
6 (ПАН) (по прототипу)	6,9	3,7·109	17	21

Анализ данных, представленных в таблице, показывает, что предлагаемый способ модификации, кроме упрощения технологии, как было показано выше, обеспечивает получение синтетических текстильных материалов не только повышенной гидрофильности и пониженной электризуемости, но и повышенной устойчивости к действию различных химических веществ.

Способ модификации синтетических текстильных материалов путем активации поверхности материала и прививки модифицирующего вещества с последующей промывкой и сушкой, отличающийся тем, что активацию и прививку осуществляют одновременно путем обработки материала водным раствором, содержащим 40-50 г/л поливинилового эфира α-оксиэтил-трет-бутилпероксида общей формулы

где n=4-5,

при температуре 95-100°С.